| Project/Area Number |
23H00116
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| Research Category |
Grant-in-Aid for Scientific Research (A)
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| Allocation Type | Single-year Grants |
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| Section | 一般 |
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| Review Section |
Medium-sized Section 15:Particle-, nuclear-, astro-physics, and related fields
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| Research Institution | Kobe University |
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Principal Investigator |
青木 茂樹 神戸大学, 人間発達環境学研究科, 教授 (80211689)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
中野 敏行 名古屋大学, 理学研究科, 准教授 (50345849)
伊代野 淳 岡山理科大学, 理学部, 教授 (10211757)
仲澤 和馬 岐阜大学, 教育学部, 招へい教員 (60198059)
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| Project Period (FY) |
2023-04-01 – 2026-03-31
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| Project Status |
Granted (Fiscal Year 2025)
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| Budget Amount *help |
¥46,670,000 (Direct Cost: ¥35,900,000、Indirect Cost: ¥10,770,000)
Fiscal Year 2025: ¥14,430,000 (Direct Cost: ¥11,100,000、Indirect Cost: ¥3,330,000)
Fiscal Year 2024: ¥20,410,000 (Direct Cost: ¥15,700,000、Indirect Cost: ¥4,710,000)
Fiscal Year 2023: ¥11,830,000 (Direct Cost: ¥9,100,000、Indirect Cost: ¥2,730,000)
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| Keywords | ガンマ線 / 原子核乾板 / エマルション |
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| Outline of Research at the Start |
ガンマ線天文学は，NASAが2008年に打ち上げたFermi衛星LAT検出器により飛躍的な進歩を遂げたが，解像度（角度分解能）の不足から天体が密集するとともに拡散ガンマ線の放射が混入する銀河面近傍の観測では未解明の課題が残されている。さらにＸ線による観測ではVelaやCrabなどの高輝度天体で偏光の観測が報告されているが，ガンマ線天文学では未達成となっている。
原子核乾板を用いて，高解像かつ偏光に感度を有するガンマ線望遠鏡を実現し，大面積・長時間の観測により，上記の課題に対して質的に新しいデータを提供する科学観測に着手する。
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| Outline of Annual Research Achievements |
2023年春の豪州気球実験は、前回(2018年)実験を上回る高統計観測を目指し、原子核乳剤量産・連続機械塗布の設備により量産体制を確立してのぞんだ。ローラー駆動機構により大面積化・軽量化した開口面積1.25m^2の多段シフターにコンバーター部をマウントした標準ユニット望遠鏡２台を３台のスターカメラとともに大型与圧容器ゴンドラに搭載し，2.5m^2の望遠鏡を製作した。2023/4/30早朝に放球し，総飛翔時間27時間，高度35.4-37.2kmの水平浮遊24.3時間というVelaパルサーおよび銀河中心領域が望遠鏡の視野を横切る時間を完全にカバーするフライトに成功した。
コンバーター部のスキャンは1800枚すべてのフィルムの飛跡データ取得を完了し，ガンマ線の電子対生成事象の系統的な抽出も進み，得られた電子対をコンバーター下流へ追い下げ，その多重電磁散乱から親ガンマ線のエネルギー決定も進んでいる。多段シフターのフィルムは従来の超高速飛跡読取装置(HTS)でスキャンを進め，各飛跡へのタイムスタンプを行い，気球の高度変化に応じたトラックレートの変化を確認し，スターカメラによる姿勢情報と組み合わせての天球へのマッピングにも着手した。
2023年実験では，より高統計での観測からより高エネルギーのガンマ線に絞ることで，さらに高い角度分解能での天体イメージングを目指している。従来の測定が各フィルムの乳剤層を貫通する飛跡のフィット直線を得る手法だったために，数100MeV以上のガンマ線に対しては親ガンマ線に対する角度分解能が頭打ちとなっていたのに対して，飛跡を構成する銀粒子ひと粒ひと粒の三次元座標から、対生成直後の電子飛跡の角度をより高い精度で抽出することにより数100MeV以上から数GeVのガンマ線に対して運動学的な測定限界に迫ることが可能な見通しが得られている。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
コンバーター部のスキャンはHTSの５倍速を狙う次世代機(HTS2)のコミッショニングとして進めたが，1800枚すべてのフィルムの飛跡データ取得を完了し，ガンマ線の電子対生成事象の系統的な抽出を進めている。得られた電子対をコンバーター下流へ追い下げ，その多重電磁散乱から親ガンマ線のエネルギー決定も進めている。
多段シフターのフィルムは従来の超高速飛跡読取装置(HTS)でスキャンを進め，各飛跡へのタイムスタンプを行い，気球の高度変化に応じたトラックレートの変化が確認できている。同時に発生したと考えられる飛跡群を抽出した分析から0.1秒を上回る時間分解能が得られる事が確認できている。
スターカメラによる姿勢情報の解析も順調に進んでおり，タイムスタンプ情報と組合わせることで，コンバーター部で検出したガンマ線の到来方向を天球上にマッピングして，Velaパルサーなどの天体のイメージングでも有意な信号が見え始めている
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| Strategy for Future Research Activity |
2023年春のオーストラリア気球実験は開口面積が前回(2018年)実験の6.6倍となっており、Velaパルサーについてはそれに応じた高い統計のデータが得られることが期待できる。高統計のガンマ線事象のうち、より高エネルギーのガンマ線だけに絞ることにより、前回実験での観測よりも高い解像度（角度分解能）でのイメージングに挑む。さらには、銀河中心方向や銀河面放射などVelaパルサー以外のガンマ線源の検出にも挑む。
各フィルムの乳剤層を貫通する飛跡のフィット直線を得る手法の測定精度のために数100MeV以上のガンマ線に対しては親ガンマ線に対する角度分解能が頭打ちとなっていたことに対して，飛跡を構成する銀粒子ひと粒ひと粒の三次元座標から、対生成直後の電子飛跡の角度をより高い精度で抽出することにより数100MeV以上から数GeVのガンマ線に対して運動学的な測定限界に迫ることが可能な見通しが得られている。この精密測定法は，各事象の電子対の開く方向について親ガンマ線の入射軸まわりのアジマス角を測ることによる偏光分析に対する検出感度の向上にも直結する。このような測定手法を系統的な解析フローの中に組み込むための測定システムの開発も進める。
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